Como Calcular a Carga para Tesouras de Telhado em Armazéns?

Tipos de Carga no Telhado que Afetam o Projeto de Tesoura para Armazéns

As instalações de tesouras para telhados de armazéns devem suportar três categorias principais de carga. O cálculo preciso dessas forças é indispensável para a integridade estrutural e conformidade com as normas.

Carga Morta: Peso da Estrutura do Telhado, Terças e Acessórios Permanentes

A carga morta refere-se às pressões constantes descendentes provenientes do próprio edifício. Pense em elementos como materiais da cobertura, camadas de isolamento, terças que se estendem pelo telhado, além de todos os componentes fixados permanentemente, como ventiladores de exaustão ou instalações de clarabóias. Ao analisar estruturas de armazéns especificamente, as vigas horizontais de terças que suportam o peso do telhado até as tesouras geralmente representam cerca de 3 a 5 libras por pé quadrado. A laje de aço acrescenta mais 2 a 4 psf sobre isso. Também não se esqueça dos acessórios! Sistemas de sprinklers sozinhos contribuem aproximadamente com 1 a 2 psf. Deixar esses elementos de fora pode levar a sérios erros nos cálculos de tensão na corda inferior, às vezes com desvios de até 15%. É por isso que avaliações precisas de carga morta são tão importantes para a integridade estrutural.

Carga Variável: Prateleiras de Armazenamento, Unidades de HVAC e Pessoal de Manutenção

As cargas variáveis englobam pesos temporários ou móveis. Considerações específicas para armazéns incluem:

• Estantes de armazenamento : Sistemas de alta densidade impõem cargas concentradas de 20–50 psf nos pontos dos painéis das treliças
• Unidades de HVAC : Unidades em telhados acrescentam 10–30 psf; sua colocação afeta criticamente a distribuição de cargas e o projeto das ligações
• Pessoal de manutenção : A OSHA exige que os projetos acomodem uma carga acidental concentrada de 250 lb durante reparos

Embora a ASCE 7-22 exija uma carga acidental uniforme mínima de 20 psf para coberturas, armazéns com armazenamento ou equipamentos mecânicos no telhado frequentemente superam significativamente esse valor básico — e devem ser projetados em conformidade.

Cargas Ambientais: Acúmulo de Neve, Elevação pelo Vento e Considerações Sísmicas conforme ASCE 7

Riscos específicos do clima exigem análises rigorosas e específicas do local:

• Cargas de neve variam regionalmente (por exemplo, 30 psf no Michigan versus 5 psf no Texas). Acúmulos próximos a parapeitos podem aumentar as cargas locais em até 300%, conforme o Capítulo 7 da ASCE 7
• Aumento de vento forças podem inverter as tensões nas tesouras — convertendo membros comprimidos em elementos sob tração — exigindo conexões de tração robustas. Galpões com planta aberta enfrentam riscos 25% maiores de arrancamento em zonas propensas a furacões.
• Cargas sísmicas , regidas pela Seção 12.4 da ASCE 7, ditam as configurações de contraventamento e o desempenho do sistema resistente a forças laterais em zonas de falhas ativas.

Um estudo setorial de 2023 constatou que 68% das falhas em tesouras de galpões decorreram de erros de cálculo de cargas ambientais — destacando por que suposições genéricas são insuficientes.

Fatores Específicos de Galpões que Alteram a Capacidade de Carga das Tesouras de Cobertura

Layouts de Grande Vão e Implicações do Espaçamento das Tesouras para Flecha e Flambagem

Tesouras de telhado em armazéns são comumente usadas para grandes espaços abertos onde não há necessidade de colunas internas. O problema surge quando esses vãos longos criam forças maiores de flexão nas cordas da tesoura. De acordo com a teoria básica de vigas, essas forças aumentam com o quadrado do comprimento do vão. Quando falamos de vãos realmente largos, digamos acima de 80 pés, os projetistas geralmente se preocupam mais com a quantidade de flecha que a estrutura terá, e não apenas se ela consegue suportar as cargas. É por isso que a altura da tesoura aumenta ou podem ser necessários materiais diferentes para vãos maiores. Colocar tesouras mais próximas umas das outras, como a cada 4 pés em vez de a cada 8 pés, ajuda a encurtar os vãos das terças e distribuir o peso de elementos como equipamentos ou pessoas circulando. Isso torna todo o sistema menos propenso a flambagem sob pressão. A maioria das normas de construção limita a deflexão a cerca de L/240 para cargas móveis, principalmente porque ninguém deseja rachaduras em tetos ou interrupções nas operações causadas por problemas estruturais no futuro.

Cargas de Armazenamento de Alta Densidade e Seu Efeito na Tração da Corda Inferior

Quando falamos em sistemas de paletização de alta densidade, eles criam essas cargas pontuais concentradas que passam diretamente pelos terças e atingem os pontos dos painéis das tesouras. Isso exerce grande tensão nas cordas inferiores, especialmente na região central do vão. Modelos estruturais mostram que a cada 1000 libras extras por pé quadrado armazenadas, a tensão na corda inferior pode aumentar entre 15% e 20%. As cargas ambientais se distribuem por áreas maiores, mas as forças provenientes da estrutura de paletização geram picos acentuados de tensão em pontos específicos. Isso significa que os engenheiros precisam reforçar os pontos de conexão, optar por seções mais robustas nas cordas ou repensar a forma como as cargas se transmitem pela estrutura. Manter os caminhos de carga contínuos, sem interrupções, permanece crítico para evitar situações em que uma única falha leve ao colapso total do sistema.

Processo Passo a Passo para Cálculo de Cargas em Tesouras para Aplicações em Armazéns

Coletando Insumos Críticos: Dimensões da Baía, Classificação de Uso e Requisitos do Código Local

Ao iniciar o processo, é importante reunir detalhes específicos sobre o próprio armazém. Meça aspectos como as dimensões das docas, incluindo largura, comprimento entre colunas e observe como o telhado tem inclinação. Também é necessário definir a finalidade do espaço — se será usado para armazenar grande quantidade de inventário compactado ou se haverá alguma atividade de manufatura leve no interior. As condições climáticas também são relevantes. As cargas de neve podem variar em até 40%, dependendo da localização do edifício no país, conforme normas como a ASCE 7-22. Os governos locais frequentemente ajustam ainda mais essas regras, tornando essencial verificar essas especificações. Considere as zonas sísmicas como outro exemplo. Edifícios na Zona 4 precisam ter cerca de 30% mais resistência contra forças laterais comparados aos situados em áreas da Zona 1. Obter todos esses valores corretamente constitui a base para todo o restante do processo de projeto e garante que todos estejam em conformidade com as regulamentações locais.

Aplicando Combinações de Cargas ASCE 7 para Tesouras de Telhado de Armazém

Ao projetar estruturas, os engenheiros precisam levar em consideração vários tipos diferentes de cargas atuando simultaneamente. As cargas permanentes normalmente giram em torno de 12 libras por pé quadrado para itens como decks metálicos. As cargas acidentais variam entre 20 e 25 psf, dependendo do que é armazenado no local. A neve pode acumular até 50 psf em áreas da região dos Grandes Lagos. E não se esqueça também das forças de arrancamento provocadas pelo vento. Todos esses fatores são combinados de acordo com as diretrizes da norma ASCE 7-22. Algumas combinações são mais importantes do que outras. Considere, por exemplo, 1,2D + 1,6L + 0,5S. Essa combinação específica determina a quantidade de tração que se desenvolve nas cordoalhas inferiores de áreas de armazenamento com conteúdos pesados. Mesmo com programas como o Revit realizando a maior parte dos cálculos automaticamente, esse caso específico ainda exige verificações tradicionais feitas à mão, com lápis e papel. O software certamente acelera o processo, não há dúvida quanto a isso. Mas nada substitui a experiência prática de engenharia ao analisar formas de treliças, o funcionamento das ligações sob tensão ou se os caminhos de carga fazem sentido do ponto de vista estrutural.

Validação Contra Fatores de Segurança e Normas do Setor (AISC, NDS)

Sempre verifique duplamente os resultados do projeto contra os fatores de segurança AISC, que normalmente variam entre 1,5 e 2,0 para cálculos de resistência ao escoamento. Ao trabalhar com componentes de madeira, não se esqueça de considerar as especificações NDS para tensões admissíveis também. Os projetos de treliças de aço exigem atenção especial. A resistência ao flambagem deve ser pelo menos 25% maior do que o calculado para cargas axiais e momentos fletores, conforme as últimas diretrizes da AISC 360-23. E antes de cortar qualquer metal, realize revisões por terceiros. A validação por pares por meio de cálculos carimbados não é apenas burocracia — é um seguro essencial contra erros custosos durante a fabricação real.

Garantindo Conformidade e Integridade Estrutural para Projetos de Treliças de Telhado em Armazéns

A conformidade com normas estruturais não é opcional quando se trata de sistemas de tesouras para armazéns. Os engenheiros precisam verificar se todos os aspectos, desde o peso morto até as cargas acidentais, além dos fatores ambientais, atendem tanto às diretrizes do IBC quanto às especificações da ASCE 7. Para armazéns que armazenam mercadorias pesadas, verificar a tração na corda inferior torna-se extremamente importante. Não se trata apenas de garantir que a estrutura resista sob condições normais, mas também de prevenir falhas durante momentos inesperados em que as forças mudam repentinamente. Durante a fabricação e instalação dessas estruturas, verificações regulares são necessárias para confirmar que as soldas são suficientemente resistentes, que os revestimentos protetores contra ferrugem foram adequadamente aplicados e que os materiais ignífugos estão em conformidade com as normas da ASTM. Após a conclusão da construção, manter o controle do estado das tesouras significa realizar inspeções a cada dois anos, aproximadamente, para identificar sinais de fissuras por tensão, início de corrosão no metal ou desgaste natural dos materiais ao longo do tempo. Todos os cálculos, resultados de testes de materiais e relatórios de laboratórios independentes devem ser arquivados em local seguro, para que qualquer pessoa possa verificá-los posteriormente, se necessário. E vamos admitir: o sucesso a longo prazo depende muito do acompanhamento pós-instalação. Preste especial atenção à quantidade de neve acumulada nos telhados e à capacidade da estrutura resistir ao levantamento provocado pelo vento em regiões com clima severo. Acredite ou não, algo tão pequeno quanto uma diferença de um único grau Celsius na temperatura pode afetar em cerca de meio por cento a flexão e deformação das tesouras.

Perguntas frequentes

Quais são os principais tipos de carga que afetam o projeto de tesouras para armazéns?

Os principais tipos de carga que afetam o projeto de tesouras para armazéns incluem cargas permanentes, cargas acidentais e cargas ambientais, como acúmulo de neve, vento ascendente e condições sísmicas.

Por que o cálculo da carga permanente é importante para o projeto de tesouras de armazém?

O cálculo da carga permanente é crucial porque compreende as pressões constantes descendentes provenientes da estrutura do telhado, terças e elementos fixos permanentes, que impactam diretamente a integridade estrutural do armazém.

Como as cargas ambientais podem variar regionalmente?

Cargas ambientais como a sobrecarga de neve podem variar significativamente dependendo da região (por exemplo, 30 psf no Michigan versus 5 psf no Texas) e devem ser analisadas com base nas condições climáticas específicas do local.

Qual é o papel das cargas acidentais no projeto de tesouras de telhado para armazéns?

As cargas móveis consistem em pesos temporários ou removíveis, como estantes de armazenamento, unidades de HVAC e pessoal de manutenção, e são considerações críticas para garantir que as tesouras possam suportar cargas adicionais e dinâmicas.

Por que a conformidade com normas como a ASCE 7 é importante?

A conformidade com normas como a ASCE 7 é essencial para garantir a integridade estrutural e a segurança, pois essas normas fornecem diretrizes para cálculos de carga e especificações de projeto adaptadas às condições ambientais e específicas do edifício.